一種Ti60鈦合金等溫鍛造及熱處理方法與流程

技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及鈦合金熱加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Ti60鈦合金等溫鍛造及熱處理方法。

背景技術(shù)：

Ti60鈦合金是一種Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-Ta-Si系多元復(fù)合強(qiáng)化的近α型高溫鈦合金，它是我國自行設(shè)計研制的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的600℃高溫鈦合金，該合金應(yīng)用高合金化、微合金化和復(fù)合強(qiáng)化方式，在Ti-Al-Sn-Zr的基礎(chǔ)上以同時加入一定量的Ta、Nb和Mo三種同晶型高熔點的穩(wěn)定元素，通過這三種元素與α穩(wěn)定元素Al、Sn和Zr等合金元素之間切當(dāng)搭配和共同合作，使合金成為集細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和第二相(α2和硅化物)彌散強(qiáng)化于一身的多元復(fù)合強(qiáng)化的一種熱強(qiáng)鈦合金，它具有優(yōu)良的綜合性能，使它在工作溫度下具有高的熱強(qiáng)性、抗氧化性和滿意的熱穩(wěn)定性的良好匹配。近些年航空發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)的工作溫度已達(dá)或超過600℃，目前投入使用的高溫鈦合金有英國的IN1834合金，美國的Ti-1100合金和俄羅斯的BT18Y合金，為滿足我國航空發(fā)動機(jī)提高推重比的需求，研制滿足600℃條件下使用的高溫鈦合金鍛件已迫在眉睫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供滿足600℃高溫下使用的鈦合金盤類鍛件。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：首先在Ti60鈦合金β轉(zhuǎn)變溫度以下30℃～50℃下將鑄錠制備成餅坯或環(huán)坯；將所述餅坯或環(huán)坯在油壓機(jī)上進(jìn)行等溫鍛造，所述等溫鍛造技術(shù)要求如下：模具溫度930℃～1000℃、坯料加熱溫度為β轉(zhuǎn)變溫度以下30℃～60℃、變形速率0.1～0.5mm/s、變形量30％～70％；然后將所述鍛件進(jìn)行固溶時效處理，所述鍛件在β轉(zhuǎn)變溫度以下10℃～30℃保溫1h～4h后油冷，然后將所述鍛件在680℃～720℃保溫6h～10h后空冷，最終制備出所述鍛件。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明首先在Ti60鈦合金β轉(zhuǎn)變溫度以下30℃～50℃下將鑄錠制備成餅坯或環(huán)坯；將所述餅坯或環(huán)坯在油壓機(jī)上進(jìn)行等溫鍛造，所述等溫鍛造技術(shù)要求如下：模具溫度930℃～1000℃、坯料加熱溫度為β轉(zhuǎn)變溫度以下30℃～60℃、變形速率0.1～0.5mm/s、變形量30％～70％；然后將所述鍛件進(jìn)行固溶時效處理，所述鍛件在β轉(zhuǎn)變溫度以下10℃～30℃保溫1h～4h后油冷，然后將所述鍛件在680℃～720℃保溫6h～10h后空冷，最終制備出所述鍛件，通過所述工藝制備Ti60鈦合金鍛件600℃高溫拉伸不小于600MPa，延伸不小于8％，600℃熱穩(wěn)定性能強(qiáng)度大于950MPa，延伸不小于3％，所述鍛件可以滿足600℃高溫條件下的使用要求。具體實施方式下面通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。某Ti60鈦合金發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)盤鍛件，鍛件重量90.8Kg，鍛件輪廓尺寸：φ640×136mm，Ti60鈦合金β轉(zhuǎn)變溫度：1044℃，選用φ300×450mm的Ti60鈦合金棒材。首先將上述Ti60鈦合金棒材加熱至1004℃后經(jīng)改鍛、鐓餅和沖孔制成環(huán)坯，每火次變形量28％；然后將環(huán)坯加熱至1009℃后在等溫環(huán)境下模鍛成鍛坯，模鍛過程中技術(shù)要求如下：模具溫度950℃、模鍛變形量45％、模鍛變形速率：0.15mm/s；最后將所述鍛件進(jìn)行1019℃的固溶和700℃的時效后得到Ti60鈦合金鍛件；經(jīng)理化檢測所述鍛件600℃高溫拉伸強(qiáng)度715MPa，延伸率17.5％，600℃熱穩(wěn)定性強(qiáng)度1063MPa，延伸率4.5％。綜上所述，經(jīng)本發(fā)明制備的Ti60鈦合金鍛件性能滿足航空發(fā)動機(jī)600℃工作環(huán)境下的使用條件。